XỬ LÝ NƯỚC MẶT ĐỂ PHỤC VỤ CHO SINH HOẠT NGƯỜI DÂN

1.Tổng quan về nước mặt

Đối với các nguồn nước mặt bao gồm các nguồn nước trong các hồ chứa, sông suối…

 

Nước sông: là loại nước mặt chủ yếu thường dùng để cung cấp nước. Nước sông dễ khai thác, trữ lượng lớn. Tuy nhiên phần lớn nước sông thường dễ bị nhiễm bẩn (hàm lượng chất lơ lửng cao, vi trùng, kim loại nặng, thuốc trừ sâu…). Chất lượng nước sông thay đổi theo điều kiện của thổ nhưỡng, thảm thực vật bao phủ, chất ô nhiễm từ cộng đồng dân cư… Nước sông có khả năng tự làm sạch chất ô nhiễm, khả nặng tự làm sạch được đánh giá bằng cách xác định diễn biến nồng độ oxy hòa tan (DO) dọc theo dòng sông.

Nước ao, hồ: hồ tự nhiên hay hồ nhân tạo (hồ hình thành do xây đập thủy điện…)

Nước suối: thường bắt gặp ở vùng đồi núi, trữ lượng ít và bị ảnh hưởng bởi thời tiết, khi mưa to nước suối thường bị đục và cuốn theo nhiều cặn, sỏi và đá.

Do kết hợp các dòng chảy trên bề mặt và thường xuyên tiếp xúc với không khí nên các đặc trưng của nước mặt là:

-Chứa khí hòa tan, đặc biệt là oxy.

-Thường chứa nhiều chất rắn lơ lửng ( riêng trong trường hợp nước trong hồ, chứa ít chất rắn lơ lửng và chủ yếu ở dạng keo)

-Thường có hàm lượng chất hữu cơ cao.

-Có sự hiện diện của nhiều loại tảo.

-Thường có độ đục, độ màu và hàm lượng vi trùng cao. 

Có thể nói, hầu hết các nguồn nước thiên nhiên đều không đáp ứng được yêu cầu về mặt chất lượng cho các đối tượng dùng nước. Chính vì vậy, trước khi đưa nước vào sử dụng, cần phải tiến hành xử lý chúng.

2.Các chỉ tiêu chất lượng nước

Chỉ tiêu lí học:

•Nhiệt độ: Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào đại lượng môi trường và khí hậu. Nhiệt độ có ảnh hưởng không nhỏ đến các quá trình xử lí nước và nhu cầu tiêu thụ. Nước mặt thường có nhiệt độ thay đổi theo nhiệt độ môi trường.

•Độ màu: Độ màu thường do các chất bẩn trong nước tạo ra. Các chất sắt, mangan không hòa tan làm nước có màu nâu đỏ, các chat humic tạo ra màu vang. Các các loại thủy sinh tạo nước màu xanh lá cây. Nước có độ màu (PtCo). Độ màu biểu kiến trong nước thường do các chất lơ lửng trong nước tạo ra và dễ dàng loại bỏ bằng phương pháp lọc.

•Độ đục: Nước là môi trường truyền ánh sáng tốt, khi trong nước có các vật lạ như: các chất huyền phù, các hạt cặn đất cát, các vi sinh vật…khả năng truyền sang bị giảm đi. Nó có độ đục lớn chứng tỏ nước nhiều cặn bẩn. Đơn vị đo độ đục thường là mg SiO¬¬¬¬¬2/l, NTU, FTU. Hàm lượng chất lơ lủng cũng là đại lượng tương quan đến đọ đục của nước.

•Mùi vị: Mùi vị trong nước thường do các hợp chất hóa học, chủ yếu là các hợp chất hưu cơ, hay các sản phẩm từ quá trình phân hủy vật chất gây nên. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối. Nước sau khi khử trùng với hợp chất clo có thể bị nhiễm mùi clo hay clophenol.

Tuỳ theo thành phần và các muối khoáng hòa tan nước có thể có các vị mặn, ngọt, chát, đắng…

   Các chỉ tiêu hóa học:

•Độ pH: Độ ph là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, nó có ứng dụng khử các hợp chất sunfua và cacbonat và khi tăng pH có thêm ác nhân oxy hóa, các kim loại hòa tan trong nước có thể chuyển thành dạng kết tủa và dễ dàng tách ra khỏi nước bằng biện pháp lắng lọc.

•Độ kiềm: Độ kiềm là tổng hàm lượng của các ion bicacbonat, hydroxit và anion của các muối và các axit yếu. Do hàm lượng các chất này có trong nước rất nhỏ nên bỏ qua.Ở nhiêt độnhất định độ kiềm phục thuộc vào độ pH và hàm lượng khí CO2 có trong nước.

•Độ cứng: Độ cứng của nước là đại lượng biểu thị các ion canxi và magie có trong nước. Dùng độ cứng cao trong sinh hoạt sẽ gây xà phòng do canxi và magie phản ứng với các axit béo tạo ra các hợp chất khó tan.

Các chỉ tiêu sinh học: 

Vi khuẩn thường ở dạng đơn bào. Tế bào có cấu tạo đơn giản so với các sinh vật khác. Vi khuẩn có trong nước có thể gay ra các bệnh lỵ, viêm đường ruột và các bệnh tiêu chảy khác.

3.Các biện pháp xử lý cơ bản

Trong quá trinh xử lý nước cấp, cần áp dụng các biện pháp xử lí như sau:

+ Biện pháp cơ học: dùng các công trình và thiết bị để làm sạch nước như song chắn rác, lưới chắn rác, bể lọc.

+ Biện pháp hóa học: dùng các hóa chất cho vào nước để xử lí nước như: dùng phèn làm chất keo tụ (PAC), dùng vôi để kiềm hóa nước, cho clo vào nước để khử trùng.

+ Biện pháp lí học: dùng các tia vật lí để khử trùng nước như tia tử ngoại, sóng siêu âm. Điện phân nước biển để khử muối. Khử khí CO2 hòa tan trong nước bằng phương pháp làm thoáng.

Phương pháp lắng/keo tụ: 

Nguyên lý của phương pháp lắng là sử dụng trọng lực để loại bỏ các hạt vật chất rắn có trong nước. Trong xử lý nước ăn uống, để tăng hiệu quả của phương pháp lắng, người ta kết hợp phương pháp lắng với phương pháp keo tụ.

Phương pháp keo tụ trong quy trình xử lý nước được biết đến là quá trình liên kết hoặc keo tụ các hạt rắn lơ lửng trong nước thành những hạt có kích thước lớn hơn và có khả năng lắng xuống đáy bể lắng. 

Chất keo tụ thường được sử dụng trong xử lý nước ăn uống bao gồm các loại muối nhôm và muối sắt hoặc hạt polymer nhân tạo. Sau quá trình keo tụ, các bông cặn có kích thước đủ lớn được tạo thành, quá trình lắng tự nhiên sẽ diễn ra.

Phương pháp lọc:

Rất nhiều thiết bị xử lý nước sử dụng phương pháp lọc để loại bỏ các hạt vật chất có trong nước. Những hạt này bao gồm đất sét, phù sa, hạt hữu cơ, cặn lắng từ các quá trình xử lý khác trong thiết bị, sắt, mangan và các vi sinh vật. Phương pháp lọc giúp làm trong nước và tăng hiệu quả của quá trình khử trùng.

Bể lọc cát: Một trong những thiết bị lọc áp dụng quá trình lọc tự nhiên đó là bể lọc cát. Phương pháp lọc này được sử dụng từ thế kỷ 19 và vẫn tiếp tục được coi là phương pháp hiệu quả để làm trong nước. Cấu tạo của lớp vật liệu lọc khá đơn giản và dễ tìm: cát mịn, sỏi hoặc đá cuội ở dưới.

Bể lọc cát có thể áp dụng để lọc nguồn nước có độ đục ≤ 10 NTU. Tốc độ dòng nước qua bể lọc cát khoảng từ 0,015 – 0,15 m3/m2h. Độ đục nước ra khỏi bể lọc cát phải đạt ≤ 5 NTU. Ngoài tác dụng lọc các hạt lơ lửng có kích thước lớn trong nước, bể lọc cát còn có khả năng loại bỏ vi sinh vật, các nang bào nguyên sinh và trứng giun/sán.

Phương pháp khử trùng: 

-Khâu cuối cùng của quá trình xử lý nước cấp để khử các vi sinh gây bệnh.

-Các phương pháp thường dùng:

•Nhiệt (đun sôi)

•Bức xạ (tia cực tím)

•Hóa chất oxy hóa mạnh (Chlorine hay Ozon)

-Chlorine ở dạng lỏng (NaOCl- Nước Javen), bột (Ca(OCl)2), khí Chlo hóa lỏng (Cl2)

-Nồng độ Chlo trong thùng pha hóa chất khoảng 0,5-1%.

4. Dây chuyền công nghệ xử lý nước

Quá trình xử lý nước phải qua nhiều công đoạn, mỗi công đoạn được thực hiện trong các công trình đơn vị khác nhau. Tập hợp các công trình đơn vị theo trình tự từ đầu đến cuối gọi là dây chuyền công nghệ xử lí nước. Căn cứ vào các chỉ tiêu phân tích của nước nguồn, yêu cầu chất lượng nước sử dụng có thể xây dựng được các sơ đồ công nghệ xử lí khác nhau và được phân loại như sau:

Theo mức độ xử lí chia ra: xử lí triệt để và không triệt để.

+ Xử lí triệt để: chất lượng nước sau xử lí đạt tiêu chuẩn ăn uống sinh hoạt hoặc đạt yêu cầu nước cấp cho công nghiệp đòi hỏi tiêu chuẩn cao hơn nước sinh hoạt (ví dụ như nước cấp cho nồi hơi áp lực cao).

+ Xử lí không triệt để: yêu cầu chất lượng nước sau xử lí thấp hơn nước ăn uống sinh hoạt. Sơ đồ công nghệ này chủ yếu dùng trong một số ngành công nghiệp như: làm nguội, rửa sản phẩm…

Theo biện pháp xử lí chia ra: sơ đồ công nghệ có keo tụ và không có keo tụ.

+ Sơ đồ không dùng chất keo tụ: áp dụng cho trạm xử lí có công suất nhỏ, quản lí thủ công hoặc xử lí sơ bộ.

+ Sơ đồ có dùng chất keo tụ: dùng cho trạm xử lí có công suất bất kì, hiệu quả xử lí đạt được cao hơn kể cả đối với nguồn nước có độ đục và độ màu cao.

Theo số quá trình hoặc số bậc quá trình xử lí chia ra:

+ Một hoặc nhiều quá trình: lắng hay lọc độc lập hoặc lắng lọc kết hợp (gồm hai quá trình).

+ Một hay nhiều bậc quá trình: lắng, lọc sơ bộ rồi lọc trong (gồm hai bậc lọc)

Theo đặc điểm chuyển động của dòng nước chia ra: tự chảy hoặc có áp

+ Sơ đồ tự chảy: nước từ công trình xử lí này tự chảy sang công trình xử lí tiếp theo. Sơ đồ này dùng phổ biến và áp dụng cho các trạm xử lí có công suất bất kì.

+ Sơ đồ có áp: nước chuyển động trong các công trình kín (sơ đồ có bể lọc áp lực) thường dùng trong trạm xử lí có công suất nhỏ hoặc hệ thống tạm thời. 

Quy trình công nghệ xử lí nước mặt tiêu biểu

Thành phần các công trình đơn vị trong dây chuyền xử lí nước cấp cho ăn uống sinh hoạt thay đổi theo mỗi loại nguồn nước và đặc trưng bởi các quá trình xử lí nước. Trong dây chuyền xử lí nước mặt, chủ yếu là công trình làm trong nước và khử trùng nước. 

+ Làm trong nước: tức là khử đục và khử màu của nước, được thực hiện trong các bể lắng và bể lọc. Trong thực tế tăng nhanh và nâng cao hiệu quả làm trong nước, người ta thường cho thêm vào nước chất phẩn ứng (phèn nhôm, phèn sắt). Khi đó dây chuyền công nghệ xử lí nước mặt có thêm các công trình như bể trộn và bể phản ứng.

+ Khử trùng: chất khử trùng được sử dụng phổ biến nhất hiện này là các hợp chất clo: clorua vôi, nước javen, clo lỏng được đưa vào đường ống dẫn nước từ bể lọc sang bể chứa hoặc đưa trực tiếp vào bể chứa. Để khử trùng có hiệu quả phải đảm bảo thời gian tiếp xúc giữa clo và nước tối thiểu là 30 phút. Ngoài ra có thể dùng ozon, các tia vật lí (tia tử ngoại), sóng siêu âm để diệt trùng.